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NASICON型矿物固体电解质的合成与表征

作　者: 曾飞
导　师: 王文继；蔡增良
学　校: 福州大学
专　业: 无机化学
关键词: NASICON 矿物固体电解质 快离子导体 叶腊石 稀土氧化物
分类号: O611.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


本论文分为两篇。第一篇为概述,主要介绍NASICON固体电解质的晶体结构、导电机理及其研究发展情况。第二篇为NASICON型矿物固体电解质的合成与表征。本论文分别以NaTi2（PO4）3、LiTi2（PO4）3和NaSn2（PO4）3为基,以适量的叶腊石和稀土氧化物为起始原料经高温固相反应合成Na1+3x+yAlxNdyTi2-x-ySi2xP3-2xO12、Na1+3x+yAlxYyTi2-x-ySi2xP3-2xO12、Li1+3x+yAlxLayTi2-x-ySi2xP3-2xO12和Na1+3xAlxSn2-xSi2xP3-2xO12四个系统的矿物固体电解质。采用X-射线粉末衍射、红外光谱和交流阻抗谱对合成物进行表征。交流阻抗技术测定的电导率数据表明Na<sub>1+3x+yAlxNdyTi2-x-ySi2xP3-2xO12系统中y=0.3,x=0.1的合成物的电导率最好,其在623K时电导率为1.80×10-2S/cm,在473K—623K的温区内其电导活化能为38.2 KJ/mol,XRD分析表明在y=0.3,x≤0.3和y=0.5,x≤0.2的组成范围内可得到具有NASICON三方结构固溶体。Na1+3x+yAlxYyTi2-x-ySi2xP3-2xO12中x=0.1,y=0.3的合成物在673K时电导率为1×10-2S/cm,在473—673K的温区内其活化能为55.5 KJ/mol,是比较好的固体电解质。Li1+3x+yAlxLayTi2-x-ySi2xP3-2xO12系统中x=0.1,y=0.4的合成物在室温的电导率为4.20×10-5 S/cm,673K时达到8.31×10-3S/cm,在523—673K之间的活化能为19.9 KJ/mol。Na1+3xAlxSn2-xSi2xP3-2xO12系统在x≤0.4时可得到具有与母体相同的R3结构的固溶体,这一体系中电导率最好的为x=0.4的合成物,其在623K时电导率为6.91×10-3S/cm,在473—623K之间的活化能为50.7 KJ/mol。红外光谱分析结果表明这四个系统的大部分合成物对空气中的水都比较稳定。上述研究结果表明这四个系统合成物均属于较好的固体电解质,这也说明以天然矿物为原料研制固体电解质不仅是可行的,而且很有潜力。

全文目录


第一篇 NASICON 型固体电解质概述  6-12
  1.1 NASICON 的晶体结构特征及其导电机理  6-9
  1.2 NASICON 型固体电解质的研究发展情况  9-12
第二篇 NASICON 型矿物固体电解质的研究  12-44
  前言  12-13
  第一章 Na_(1+3x+y)Al_xNd_yTi_(2-x-y)Si_(2x)P_(3-2x)O_(12)合成与表征  13-20
    1 实验部分  13-14
      1.1 原料  13
      1.2 固相合成反应  13
      1.3 X 射线粉末衍射分析  13
      1.4 红外(IR)分析  13
      1.5 电导率测定  13-14
    2 结果与讨论  14-18
      2.1 相分析  14-15
      2.2 红外(IR)分析  15-17
      2.3 离子导电性  17-18
    3. 结论  18-20
  第二章 Na_(1+3x+y)Al_xY_yTi_(2-x-y)Si_(2x)P_(3-2x)O_(12)合成与表征  20-28
    1 实验部分  20-21
      1.1 原料  20
      1.2 固相合成反应  20
      1.3 X 射线粉末衍射分析  20
      1.4 红外(IR)分析  20
      1.5 电导率测定  20-21
    2 结果与讨论  21-27
      2.1 相分析  21-23
      2.2 红外(IR)分析  23-24
      2.3 离子导电性  24-27
    3 结论  27-28
  第三章 Li_(1+3x+y)Al_xLa_yTi_(2-x-y)Si_(2x)P_(3-2x)O_(12)合成与表征  28-36
    1 实验部分  28-29
      1.1 原料  28
      1.2 固相合成反应  28
      1.3 X 射线粉末衍射分析  28
      1.4 红外(IR)分析  28
      1.5 电导率测定  28-29
    2 结果与讨论  29-35
      2.1 相分析  29-30
      2.2 红外(IR)分析  30-32
      2.3 离子导电性  32-35
    3 结论  35-36
  第四章 Na_(1+3x)Al_xSn_(2-x)Si_(2x)P_(3-2x)O_(12)合成与表征  36-44
    1 前言  36
    2 实验  36-37
      2.1 原料  36-37
      2.2 固相合成反应  37
      2.3 X 射线粉末衍射分析  37
      2.4 红外(IR)分析  37
      2.5 电导率测定  37
    3 结果与讨论  37-42
      3.1 相分析  37-39
      3.2 红外(IR)分析  39-40
      3.3 离子导电性  40-42
    4 结论  42-44
结论  44-46
参考文献  46-50
致谢  50-51

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 化学元素与无机化合物 > 性质
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